Introducción:
A continuación se presenta una investigación hecha lo más completa posible, sobre la evolución de las plantas en general, tomando en cuenta todo lo referente a su historia evolutiva, la comprobación de estos datos y lo que sucede con las plantas en la actualidad.
Clasificación de las Plantas
Esta clasificación usa como base el mismo principio de la evolución, la cual va abriendo, con el tiempo, camino a nuevas especies, géneros, ordenes, etc.; esto debido a que los fósiles vegetales son muy escasos y esto hace muy difícil precisar cuál planta es más evolucionada que la otra, consecuencia de esto, los datos de las plantas se encuentran en continuo estado de revisión y son corregidos constantemente.
Se distinguen en la actualidad dos grandes grupos:
- Las plantas criptógramas o sin flores, llamadas también “plantas inferiores”, que incluyen algas, bacterias, hongos, líquenes, musgos, hepáticas, helechos, colas de caballo y licopodios. En este grupo se encuentran entre 160.000 y 200.000 especies.
- Las plantas fanerógamas o con flores, llamadas también “plantas superiores”; que se dividen en gimnospermas y angiospermas. En este grupo se encuentran entre 200.000 y 250.000 especies. La distinción principal entre un grupo y otro es que las fanerógamas se reproducen por semillas y las criptógamas por medio de esporas.
Cabe decir además, que esta clasificación no ha existido desde siempre sino que es un resultado de la evolución. Por lo que no nos debería ser sorprendente que dentro de miles de años adelante existieran más especies y una nueva clasificación.
Plantas Criptógramas o sin Flores
Este grupo incluye todos los vegetales llamados inferiores, entre ellos especies microscópicas. La criptogamia es la rama de la botánica que se encarga de estudiar este grupo. A continuación presentare a las plantas sin flores ordenadas desde la más primitiva hasta la más evolucionada.
- Cianobacterias (algas azules)
- Bacterias
- Algas eucariotas
- Hongos inferiores
- Hongos superiores
- Líquenes
- Musgos
- Hepáticas
- Helechos
- Colas de caballo
- Licopodios
Plantas Fanerógamas o con Flores
Estas plantas que se reproducen por semillas se dividen en 2 grupos: gimnospermas, las de las semillas desnudas; angiospermas, las de las semillas encerradas en un fruto. Las fanerógamas constituyen la mayoría de las especies que se cultivan en la actualidad.
Las gimnospermas comprenden 10 órdenes y las angiospermas se dividen en monocotiledóneas (semillas con un solo cotiledón) y dicotiledóneas (semillas con dos cotiledones).
- Las gimnospermas
- Las cicadáceas
- Las ginkgoáceas
- Las coníferas
- Las angiospermas
Historia Evolutiva de las Plantas
Veremos ahora lo que se refiere a cómo fueron evolucionando las plantas, por eso ahora les hare una introducción a este tema. Durante 4.000 millones de años la superficie de la Tierra ha permanecido inhabitada. Pero después se producirán los cambios más importantes para la evolución de al vida. El primero fue la aparición de la vida en forma de células o unidades autoreplicantes. No se sabe cómo pero dos hechos muy importantes para la vida después de la aparición de la célula y son estos dos acontecimientos los que mantienen a todos los seres vivos relacionados entre sí y con las células primitivas originales.
El siguiente gran paso en al historia fue la evolución de un sistema de pigmentos que podían atrapar a los rayos solares, convirtiendo así la energía radiante del sol en energía química (fotosíntesis).
Los organismos que implementaron esta evolución son llamados procariotas heterotróficos y fueron organismos de gran éxito, ya que han sobrevivido desde esos tiempos hasta la actualidad. Debido a la fotosíntesis se quema agua y se libera oxígeno. Este oxígeno liberado cambio la atmósfera del planeta y las formas de vida que habitaban. Hace 450 millones de años se formó una capa de ozono por acción de la luz ultravioleta en el oxígeno acumulado; esta capa que absorbe la luz ultravioleta protegió en ese tiempo a la Tierra y a sus especies y protege todavía.
Como aquí se ve podemos decir sin miedo a equivocarnos que las plantas fueron los primeros habitantes de la Tierra (aunque halla sido en forma microscópica). Así, se dice que las plantas existían hace ya 430 millones de años (fecha muy cercana a la creación de la capa de ozono en la Tierra), eso hablando de plantas vasculares (no microscópicas como los primeros seres). Se sabe también que hace 400 millones de años apareció la primera planta con hojas. Y que hace 350 millones de años la planta se aseguró su propia reproducción inventándose el óvulo y el polen, estas plantas se llamaron gimnospermas y dominaron el planeta hasta la aparición de las angiospermas hace unos 100 millones de años.
La dificultad en precisar la evolución de las plantas radica en que su aparato vegetativo no tiene partes lo suficientemente duras, como el esqueleto animal, para su fosilización.
Bueno ahora empezaremos la historia de las plantas pasando de lo menos a lo más evolucionado; pasando por los primeros seres (procariotas y eucariotas), por la formación de la planta en si, el alga ancestral, el paso de las plantas a la tierra firme, las plantas vasculares, la evolución a la creación de la semilla como medio reproductor (gimnospermas y angiospermas), la expansión de las especies y la evolución de los ciclos vitales y sus tendencias.
Los Procariotas
Son los organismos más antiguos del planeta, en términos de evolución; además de ser los más abundantes. Aunque existen muchas dificultades para definir las especies de las procariotas se cree que hay aproximadamente 2700 especies distintas. Son, además, los organismos unicelulares más pequeños (2500 millones de individuos pueden ser encontrados en un gramo de tierra fértil). Su sobrevivencia se debe a su rápida multiplicación, su metabolismo (en 20 minutos pueden duplicar su tamaño) y su adaptabilidad con la cual pueden sobrevivir en ambientes en los cuales otros seres vivos no podrían vivir. Son lo que llamamos fósiles vivientes.
Hasta hace muy poco, se pensaba que los procariotas no podían clasificarse por un criterio evolutivo, debido a que la mayoría de las características que tenían los eucarioticas y que ayudaban a su clasificación no las tenían los procariotas. Pero en los últimos años de investigación y con los detallados estudios de la estructura celular y de bioquímica se han podido desvelar algunas de las relaciones evolutivas de los procariotas y uno de los descubrimientos más sorprendentes en este campo es el de un grupo de procariotas que difieren espectacularmente de todos los otros tipos de procariotas en los detalles de las vías metábolicas. Algunos de estos viven en ambientes muy salados, otros en ambientes ácidos a temperaturas muy altas, lo que nos hace deducir que los cambios en las vías metabólicas se pueden haber debido a la evolución del organismo para soportar el ambiente.
Origen y Evolución de los Eucariotas
El paso de los procariotas a los primeros eucariotas fue uno de los procesos más importantes de la evolución (comparable con el origen de la vida y el desarrollo de células fotosintéticas). No se conoce bien como fue este paso, pero se cree que se debió a la asociación de procariotas dentro de otras células.
Lo que si se sabe es que hace unos 2500 millones de años, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera producto de la actividad fotosintética. Las procariotas que pudieron usar el oxígeno para producir ATP (adenosin trifosfato) quedaron en ventaja con respecto a las otras y empezaron a prosperar rápidamente (algunas se desarrollaron como bacterias aeróbicas; otras, según lo creído, se introdujeron en células mayores y crearon las mitocondrias.
Si analizamos detenidamente estos datos podemos decir que se cree que los eucariotas son procariotas evolucionados, aunque es una teoría que esta en discusión actualmente.De ahí pasamos a las plantas pluricelulares cuya aparición no se sabe por qué fue.
El alga Ancestral
Se cree que las plantas como las conocemos en la actualidad tienen como pariente evolutivo a un grupo de algas verdes. Como se sabe, las algas son organismos vegetales que habitan principalmente en el agua. Las algas verdes han sido seleccionadas debido a sus parecidos con las plantas terrestres en lo que se refiere a que ambas poseen clorofilas a y b y betacarotenos como pigmentos fotosintéticos; además de que ambas acumulan sus reservas energéticas en forma de almidón. Ahora, las algas verdes tienen un cúmulo de otras características, algunas de las cuales las plantas tienen y otras no, es por eso que se piensa que las plantas son el resultado de la evolución de un grupo de algas verdes que pertenecerían al géneroColeochaete, claro que esto pensando en las algas verdes como un “Bisabuelo” de las plantas, ya que hubieron otros organismos que se relacionaron con el género Coleochaete entre los cuales se piensa podría estar el “padre” de las plantas.
Invasión de la Tierra por las Plantas
Como ya se ha dicho muchas veces se cree que la vida comenzó en el agua y no salió de allí después de mucho tiempo. Las plantas acuáticas no necesitan muchos órganos especializados para sobrevivir ya que el agua de por sí hace las funciones de alimento, soporte y evitar la desecación, de ahí que se piense que son más primitivas que las otras plantas que habitan en la tierra, las cuales necesitan de órganos especializados.
En la actualidad se sabe que las plantas tuvieron una “lucha” por llegar a la tierra. Esta “lucha” se produjo porque la tierra ofrecía muy buenas perspectivas para la fotosíntesis. En esta pelea por llegar hubo contratiempos pero finalmente las plantas lograron “arribar” a la tierra y tuvieron que crear órganos especializados para evitar la desecación y aprovechar el agua; es así como las tan comunes estructuras que son los tallos, las hojas y las raíces aparecieron. Se cree que el paso del agua a la tierra se produjo hace más de 400 millones de años.
Paso del Agua a la Tierra
El origen más probable de las planta deben haber sido las algas verdes de pantano de agua dulce: se cree que en estos biotopos pudieron haber evolucionado diversas características que propiciaran al asentamiento en tierra firme. Por ejemplo, el pantano es una zona que periódicamente se deseca y esto puede haber preparado a las algas verdes para la desecación, y así la necesidad de sobrevivir hubiera hecho que las algas evolucionaran para soportar la sequedad de la tierra. A pesar de esto el mayor problema que experimentaron las plantas fue la adaptación al entorno seco; así que tuvieron que implementar tejido exterior de aislamiento y recubrirse de una capa llamada cutícula la cual no era impermeable ya que tenía estomas (orificios) que permitían la interacción de los gases con la planta.
Una implementación vital de las plantas para este medio fueron las raíces por medio de las cuales realizarían la absorción de sustancias y que darían arraigadas a un lugar.
Otra implementación importante fue la de la estabilidad mecánica, ya que en el agua era esta misma la que sujetaba a las plantas, pero ahora en la tierra debieron crear paulatinamente nódulos y elementos de sujeción específico como fibras.
En cuanto a la reproducción también tuvieron que hacer adaptaciones como la de hacer esporas de paredes gruesas para que estas no se secaran y pudieran ser transportadas por el viento. El paso decisivo se cree se hizo hace como 420 millones de años (aunque también se cree que pueden haber habido plantas terrestres hace 450 millones de años)
En este contexto existe una interrogante de si las plantas poblaron la tierra en una sola línea evolutiva o por diferentes etapas, es decir, si fue una sola cadena-especie la que dio el paso del agua a la tierra, a partir de la cual salieron otras especies habitantes del suelo o fueron varias cadena-especies las que salieron del agua.
Las Primeras plantas Terrestres
Después de la transición a tierra de las plantas, aparecen y evolucionan nuevas adaptaciones. Estas adaptaciones fueron críticas para el éxito definitivo de las plantas terrestres y se cree que deben haber ocurrido al principio de la historia de la evolución, debido a que las poseen la mayoría de las plantas actuales. Una de las evoluciones más importantes post-transición fue el desarrollo de órganos reproductores pluricelulares como son los gametangios y esporangios. Así como la adaptación hecha para la retención del óvulo fecundado dentro del gameto femenino y el desarrollo de un embrión, de esta manera este embrión es protegido por los tejidos del gametofito femenino.
Al poco tiempo después de la transición a tierra las plantas se dividieron en dos líneas de evolución. Una de las líneas dio origen a los llamados briofitos, grupo al que pertenecen los musgos y hepáticas; el otro grupo pertenece a las plantas vasculares, donde se incluyen todas las especies referentes a las plantas terrestres mayores.
La diferencia principal entre briofitos y plantas vasculares es que estas últimas poseen un sistema vascular muy bien desarrollado por el cual transportan los nutrientes por todo el cuerpo de la planta, sistema que los briofitos no tienen. Otra de sus diferencias radica en el tiempo en que se encontraron los fósiles más antiguos. De los briofitos se encontró un fósil de hace 370 millones de años y de las plantas vasculares uno de hace 430 millones de años.
Los Briofitos
Son organismos muy simples y pequeños; no poseen raíces pero se adhieren por medio de unos rizoides. La mayoría de los briofitos muestran pequeñas estructuras donde realizan la fotosíntesis. Los briofitos, al estar privados de raíces y de un sistema vascular que le transporte los nutrientes, deben absorber el agua a través de estructuras aéreas; por esto crecen mejor en lugares húmedos y en zonas pantanosas.
Generalmente los briofitos se reproducen por fragmentación (reproducción asexual).
Plantas Vasculares
Estas se caracterizan por contar con un sistema de conducción del agua y de los nutrientes (como ya habíamos dicho), pero además se caracterizan por la presencia de lignina (pasta de madera) y una generación de esporofitos muy marcada. Las plantas vasculares actuales se clasifican en 9 divisiones, cada una de las cuales representa una línea evolutiva diferente (entre las cuales se encuentran los licopodios, las colas de caballo y helechos.
Desarrollo Evolutivo de las Plantas Vasculares
Mejora de los sistemas conductores: Al igual que la creación de la hoja como evolución fotosintética y de las raíces como estructuras especializadas en la extracción de alimento a la planta, la eficacia en el transporte de los nutrientes por la planta ha evolucionado y mejorado ostensiblemente. En la actualidad existen 2 sistemas: el xilema, que transporta agua e iones desde la raíz hasta las hojas y el floema, que transporta sacarosa diluida y otros productos fotosintéticos desde las hojas a las células no fotosintéticas.
Reducción del gametofito: otro cambio ha sido la reducción del tamaño del gametofito. Así, en todas las plantas vasculares actuales el gametofito es menor que el esporofito. En plantas con semillas como las gimnospermas y las angiospermas el gametofito se ha reducido a un tamaño microscópico (además de tener un gametofito masculino y uno femenino).
Las semillas: se podría decir que ha sido la innovación más importante y definitiva de las plantas vasculares (importante por el éxito que tuvo y definitiva porque se mantiene hasta la actualidad). Las semillas es una estructura dentro de la cual va el embrión de la planta, es una estructura que esta hecha de los tejidos del esporofito para proteger al embrión hasta que las condiciones favorables para su germinación se den. Las primeras semillas conocidas son de hace 360 millones de años.
Plantas con Semillas
Las semillas, la nueva opción evolutiva decisiva para las fanerógamas la constituyen estas estructuras de reposo y diseminación. Cabe decir que en la evolución posterior de las fanerógamas las hojas que llevaban esporangios se unieron a las flores en los pequeños tallos. Finalizando el período Carbonífero (hace unos 286 millones de años) y en el período Pérmico (hace unos 248 a 286 millones de años)se produjeron grandes cambios climáticos en el mundo, con sequías y glaciares en varias partes continentales y debido a esto en este tiempo hubo una gran presión en los seres vivos por la selección natural, tanto animal como vegetal. Esto hizo que las evoluciones se afirmaran y tuvieran que quedar solo aquellas necesarias; la evolución de las semillas tuvo gran éxito y es así como las plantas con semillas consiguen supremacía en todo el mundo.
Gimnospermas
O plantas con “semillas desnudas” fueron diversificadas en el Pérmico. Hay 4 grupos de gimnospermas: tres divisiones pequeñas y una grande (Coniferofitos: coníferas). En las coníferas se incluyen pinos, abetos, cedros, alerces, cipreses y secuoyas. Su origen se remonta al Devónico de un grupo de plantas llamadas progimnospermas. Estas eran de ramaje muy parecido al de los helechos y se cree que algunas de estas progimnospermas puede haber tenido semillas.
Angiospermas
Se cree que las angiospermas como plantas con semillas encerradas descienden de algún grupo de gimnospermas extintas actualmente. Sus fósiles datan de hace 120 millones de años.
Existen actualmente alrededor de 250.000 especies de angiospermas, comparadas con las 800 especies de gimnospermas, 16.000 especies de pteridofitas y 26.000 especies de briofitas. Este contraste nos hace pensar que las angiospermas encontraron una fórmula de éxito en la evolución.
Es probable que el éxito de las angiospermas se haya debido a la gran cantidad de novedades evolutivas que presentan, como son la implementación de un ovario compuesto por uno o varios carpelos y que rodea por completo al embrión y lo guarece del exterior. Pero esa no es la razón por la cual tuvo tanto éxito la evolución con las angiospermas; pero lo que sí lo que explica es el sistema de fecundación que establecieron ya que en este se tenían varías formas de realizarlo (juntando el gameto femenino con el masculino, de dos plantas o la autofecundación que era una planta con ambos órganos femenino y masculino) y por varios transportes (aire, insectos, agua, etc.), además de tener a los dos órganos que diferencian a las angiospermas del resto de las plantas: el fruto y la flor; ambos destinados a ser vías para la fecundación (fruto: animal lo come y al rato excreta lo comido, en esa excreción salen las semillas y estas son esparcidas; flor: atracción para los insectos para transportar el polen a cambio de néctar).
Estas plantas dominan en las regiones templadas y tropicales del mundo, ocupando así un 90% de la superficie vegetal terrestre. Cabe decir que en este 90% se encuentran, además de las plantas con flores conspicuas, grandes árboles madereros, hortalizas, frutas, verduras, forrajes y granos que forman la base de la alimentación humana y despensa agrícola para la economía mundial.
Estos delicados análisis fueron realizados sobre todo por el químico sueco BERZELIUS (1779 - 1848). No obstante, será el francés PROUST, en 1801, quien generalice el resultado enunciando la ley a la que da nombre.